蔣 彬

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410001）

歐洲捷克共和國(guó)某鎮(zhèn)東北約一公里處有三個(gè)含錳尾礦堆，是20世紀(jì)70年代一座黃鐵礦選礦廠的選鐵尾礦堆場(chǎng)，主要錳礦物成分為菱錳礦（碳酸錳），以及一定量的錳鋁榴石（石榴石類的含錳正硅酸鹽）和夾帶錳的鐵白云石。除菱錳礦外，還有少量的鎂菱錳礦（Ca/Mg/Fe/Mn的碳酸化合物）。

該尾礦堆總儲(chǔ)量大，錳含量低，顆粒度細(xì)，在當(dāng)年建設(shè)的時(shí)候沒有設(shè)計(jì)完備的尾礦庫和防滲漏設(shè)施，對(duì)附近居民生活和環(huán)境安全有較大的安全隱患[1]。長(zhǎng)期以來，缺少合適的工藝處理該尾礦堆。主要有以下困難：

（1）錳含量低，采用常規(guī)的濕法冶煉工藝酸耗大，運(yùn)行成本高。且渣量大，容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。

（2）尾礦堆離居民聚集區(qū)只有1公里，在附近建濕法冶煉廠對(duì)地下水、河流有較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

（3）含錳尾礦總儲(chǔ)量大，在歐洲建設(shè)一個(gè)合適的尾礦庫的成本較高。

本設(shè)計(jì)為了在滿足歐洲當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)以及環(huán)保要求的前提下，利用含錳尾礦堆中的有價(jià)金屬錳，采用了選礦和冶煉相結(jié)合的工藝，并采用逆流洗滌對(duì)錳浸出渣進(jìn)行錳回收處理，洗水進(jìn)行氨回收后返回主流程，保持體系水平衡，陽極液使用三相結(jié)晶除鈣鎂，避免設(shè)備及儲(chǔ)槽過度結(jié)晶[2]。

圖1 總平面布置效果圖

圖2 局部場(chǎng)景效果圖

1 原料、輔料及產(chǎn)品

原料總量為2760萬噸，其中錳含量7.09%，含水25%，-0.019mm粒級(jí)含量83.15%。

表1 原礦中各種組分百分含量測(cè)定結(jié)果

表2 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果

輔料為98%硫酸、石灰、蒸汽、S.D.D（福美納，Na(CH3)2NCS2）、亞硫酸銨、活性炭、液氨、碳酸氫銨、絮凝劑等。產(chǎn)品為高純無硒電解金屬錳，產(chǎn)品質(zhì)量中國(guó)電解金屬錳行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T051-2003）的相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)，產(chǎn)品含錳≥99.9%。

2 工藝流程設(shè)計(jì)

2.1 選礦

采場(chǎng)開采出的原礦用汽車送至原礦堆場(chǎng)，通過原礦堆場(chǎng)內(nèi)前裝機(jī)輔助抓斗起重機(jī)給入調(diào)漿池，調(diào)漿池內(nèi)對(duì)礦漿濃度進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到磁選機(jī)進(jìn)料要求，通過泵揚(yáng)送至磁選車間，進(jìn)行磁選別；磁選流程為一粗一精一掃，選別設(shè)備為濕式平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度1.8T，最終獲得磁選錳精礦和尾礦[3]。錳精礦經(jīng)過精礦濃密機(jī)脫水之后，泵送給入精礦壓濾機(jī)進(jìn)行二次脫水產(chǎn)出合格錳精礦產(chǎn)品，經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)送至冶煉工序。磁選尾礦經(jīng)過尾礦濃密機(jī)脫水后，泵送給入精礦壓濾機(jī)進(jìn)行脫水作業(yè)，產(chǎn)出尾礦堆存在尾礦臨時(shí)堆場(chǎng)，尾礦臨時(shí)堆場(chǎng)中的尾礦通過抓斗起重機(jī)裝入運(yùn)輸車輛，送至尾礦庫堆存。

表3 金屬錳產(chǎn)品質(zhì)量水平

2.2 浸出、凈化、電解

2.2.1 浸出

本工藝設(shè)計(jì)采用了濕法上礦、連續(xù)浸出工藝，采用幾何容積為400m3的大型浸出攪拌槽。保證浸出礦漿成分穩(wěn)定，浸出率高的基礎(chǔ)上，整個(gè)工序的設(shè)備大型化，節(jié)省了勞動(dòng)力、勞動(dòng)條件好、生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和管理。浸出的主要反應(yīng)有：

2.2.2 凈化

浸出化合產(chǎn)出的粗制硫酸錳溶液，含有鐵、銅、鈷、鎳、鉛、鋅等重金屬和鈣、鎂等雜質(zhì)為使溶液中的雜質(zhì)除去徹底，保證電解液的質(zhì)量，以生產(chǎn)高品位的高純無硒電解金屬錳，并考慮將來回收有價(jià)金屬。為了獲得純凈的硫酸錳溶液，必須預(yù)先將鐵與重金屬雜質(zhì)凈化除去。本工程浸出液中大部分鐵呈二價(jià)鐵，除鐵采用針鐵礦法。凈化采用S.D.D除重金屬、活性炭吸附和靜置的組合工藝。主要反應(yīng)有：

2.2.3 電解

為了得到無硒電解金屬錳，設(shè)計(jì)采用SO2取代SeO2作為抗氧化劑，杜絕了Se元素對(duì)人體的危害；具體做法是將固體亞硫酸銨現(xiàn)配成(NH4)2SO3溶液，加入電解槽中。電解的主要反應(yīng)有：

抽取部分陽極液，使用三相結(jié)晶除鈣鎂，避免設(shè)備及儲(chǔ)槽過度結(jié)晶。

2.3 洗渣沉錳

浸出液過濾后的濾渣為顆粒細(xì)小的無磁性、無毒性、難溶于水的泥糊狀粉體物質(zhì)，沉淀后為板結(jié)塊狀。該錳渣含有大量重金屬元素以及氨氮，其中較高濃度的可溶性重金屬可在自然界中不斷地遷移和轉(zhuǎn)化，污染土壤、地表水，逐漸影響到地下水，不處理將會(huì)給礦產(chǎn)區(qū)造成長(zhǎng)久的不利影響。

采用五段濃密機(jī)逆流對(duì)濾渣進(jìn)行洗滌，一段濃密底流進(jìn)壓濾機(jī)壓濾，濾渣返回渣場(chǎng)填埋，濾液與最后一段濃密機(jī)上清液混。下一段的濃密底流返回前一段濃密機(jī)。最后一段濃密機(jī)上清液有一部分返回前面對(duì)鐵渣調(diào)漿，一部分送水處理工段加碳酸氫銨沉錳，然后進(jìn)壓濾機(jī)，濾渣為含錳、鎂，返回浸出槽，濾液送氨回收工段，脫氨后的溶液返回一段濃密機(jī)洗渣。

沉錳的主要反應(yīng)有：

2.4 氨回收

目前，針對(duì)含鈣鎂的硫酸銨廢水，主要有6種脫氨工藝，空氣吹脫，直接蒸發(fā)，脫氣膜，沸石或離子交換，氧化法或磷酸銨鎂法，蒸汽氣提法。根據(jù)國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，氨氮廢水要穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放并最大限度資源化利用氨氮，目前最為有效的通用方法是汽提脫氨吸收法，本方案選擇熟石灰預(yù)處理+負(fù)壓汽提脫氨工藝處理氨氮廢水工藝路線，在氨氮廢水達(dá)標(biāo)的同時(shí)資源化回收了氨水。

3 主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

表4 主要技術(shù)指標(biāo)表

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)以捷克現(xiàn)有黃鐵礦選礦后的低品位含錳尾礦為原料，采用高強(qiáng)度磁選和濕法冶煉相結(jié)合的工藝，輔助CCD逆流洗滌、氨回收、陽極液除鈣鎂工藝，可有效利用尾礦中的錳資源，經(jīng)濟(jì)可行，環(huán)境友好。